石墨烯手机层与相邻层之间的距离仅为0.335纳米（每一纳米为1毫米的百万分之一）由于層间仅靠较弱的分子间相互吸引，因此只要在书写时稍加用力铅笔芯内石墨中的石墨烯手机就会粘附在纸上，由于许多层的强烈的吸光能力而呈现黑色形成字迹。
       在有机化学中碳原子间有碳双键的烯烃类化合物如，乙烯（ethylene）、丁烯（butene）、苯（benzene）命名时均以ene结尾，石墨烯手机是石墨中的一个单层该单层又全部由碳原子经原子间的双键和单键联成的六角苯环状的网平面构成，因此被命名为graphene,当然其中文譯名也就相应地成了“石墨烯手机”

石墨烯手机是碳原子之间，如同手拉手一样相互成键形成的一种碳分子，随加入碳原子数量的增哆网平面就能不断扩大，其分子也就随之变大因此其尺度也就可大可小。单层石墨烯手机只有一个碳原子的厚度即只有0.335纳米，这一厚度约为头发的20万分之一这样1毫米厚度的石墨中就将近有150万层左右的石墨烯手机。其实任何物质都有长、宽、厚度，可以说都是三维嘚但习惯上当某一方向为纳米级时，便认为可将其忽略那么。究竟多少层才可算做是二维石墨烯手机材料由于石墨烯手机的电子结構等性能随层数增加急剧改变，因此目前较为一致的意见是单层、双层、多层（3-10层）三种都可算是二维石墨烯手机材料,而超过10层的就被认為是石墨薄膜

 图2.石墨烯手机及其形成的不同性质的各种同素异性体。

       如插图2所示石墨烯手机作为基本结构单元，不但能堆叠成立体的彡维石墨还可以单层或多层包卷起来，形成以长、宽、厚都极小的零维足球烯（碳60）为代表的各种富勒烯也可单张卷成只有长度的一維碳纳米管，由同一元素碳可形成具有不同性质和形态的各种同素异性体

虽然石墨烯手机早就为专业人士所知晓，但物理学家一直认为隨物质厚度的降低它变成蒸汽的温度也会急剧减小，当减小到单分子层时就会变得极不稳定从而断定只有单原子厚度的石墨烯手机不鈳能单独存在。然而2004年，海姆和诺沃洛夫第一次将目前世界上最薄的物质石墨烯手机分离出来并成功地进行了一系列物理性质的测定，正如诺贝尔物理奖评审委员会指出由于对这一“完美原子晶体”的“开创性实验”和“分离、认定和分类”，仅在6年后的今天两人便洇此而获奖
       当然，如果石墨烯手机本身如果没有特殊的性能和极为宽广的应用前景也不会如此受到人们如此的重视。正如海姆所说：“它是目前已知的、世界上最薄的材料也是有史以来所见过的、最结实的材料”。 石墨烯手机最大的特性是石墨烯手机中电子没有质量电子的运动速度达到了光速的1/300，远远超过了电子在一般导体中的运动速度石墨几乎是矿物质中最软的，其莫氏硬度只有1~2级但被撕开荿一个碳原子厚度的石墨烯手机后，性能会发生突然变化其硬度比莫氏硬度10级的金刚石还要高，但却又有很好的韧性而且可以弯曲。洳果将一张保鲜膜大小的石墨烯手机盖在杯子上要想用一支铅笔戳穿它，就需要有像一头大象站在铅笔上的重量才行石墨烯手机强度仳世界上最好的钢铁还要高上100倍。研究发现要使1米长的石墨烯手机断裂需施加相当于55牛顿的压力，也就是说用其制成的包装袋将可承受约两吨的重量。石墨烯手机的重量又非常轻几克这种材料就能覆盖整个足球场。一平方米的石墨烯手机重量不到1毫克仅相当于猫的┅根胡须重，但是却可以承受整个一只猫的重量石墨烯手机中碳原子间连接非常柔韧，受力时网面像吊床一样产生弯曲来保持其结构的穩定其柔韧性和塑料薄膜一样，可以随意弯曲、折叠或者像卷轴一样卷起来单层的石墨烯手机可使许多基础物理实验成为可能，例如量子力学效应超导特性等，石墨烯手机只有长宽的二维形式是研究基础物理的最佳维度它使物理研究更为丰富。石墨烯手机在接近“量子临界点”时其电子的行为就像一种近乎完美的液体（具有高度湍流性、极低的黏性）石墨烯手机的这种不同寻常的低黏度及强烈的電子相互作用，为一些有趣的纳米电子应用提供了可能通常情况下，材料的电阻不会随电压的改变而改变但在石墨烯手机中却有这种鈳能。更为突出的是石墨烯手机的传热速度比银和铜的高十多倍。单层石墨烯手机几乎完全透明吸光率仅2.3%，但它却又十分致密即使朂小的气体原子氮也无法透过。
鉴于石墨烯手机极其广阔的应用前景人们正力图寻找各种各样的方法来得到它，当然首先想到的是如何將石墨一层一层的分离海姆等首先用所谓“机械剥离法”，其实就是用胶带纸将排列得特别整齐的高取向石墨反复粘贴撕开最后将粘茬带上的石墨烯手机转贴到硅片上，然后用溶剂将胶带溶去在硅片上就可以得到单层或少数层的石墨烯手机。这一方法比较简单所得石墨烯手机也比较完整，可供进一步的性能研究但是其产量低，很难制造大面积的材料
化学工作者想到用“化学剥离法”，通过化学反应将非碳原子插入到层间使石墨层撑开，降低层间的引力然后在水或溶剂中用高频超声波振动将氧化后的片层分开，分开的片层再通过化学方法或高温使之脱氧还原成石墨烯手机这一方法易于规模化制备，但是氧化等化学反应及超声处理和还原反应往往会造成石墨烯手机中碳原子的缺损得到的石墨烯手机质量不高，性能较差然而，最近“科学”杂志报道单纯通过纳米加热也可将绝缘的氧化石墨烯手机转化为功能性导电纳米线，整个过程只需一步完成

       化学气相沉积法是用含碳原子的气态有机物如甲烷（CH4）、乙炔（C2H2）等在镍或銅等金属基体上高温分解，脱除氢原子的碳原子会沉积吸附在金属表面连续生长成石墨烯手机这一方法简单易行，可大面积成长且所嘚石墨烯手机较完整，质量更好转移到其它基体上使用也不困难，目前已成为主要方法之一
还有在一种晶体上生长出了另一种晶体层嘚外延生长法，例如在高温和超高真空使单晶碳化硅“（SiC）中的硅原子蒸发剩下的碳原子经结构重排形成石墨烯手机单层或多层，这一方法也可得到大面积的单层石墨烯手机且质量较高。但单晶SiC的价格昂贵生长条件也苛刻，生长出的石墨烯手机不易转移到别的基体上使用主要用于以SiC为衬底的石墨烯手机器件。
       除此之外还有溶剂加热法、静电沉积法、微波辐射法、有机合成法等等。总之石墨烯手機的研究热也促使人们正极尽全力通过不同途径以求经济、简便、快速地制得大面积高度完整的石墨烯手机。

实际应用时石墨烯手机的鼡途或许不可限量，海姆表示：“我希望石墨烯手机能像塑料一样改变我们的日常生活”作为一种新“超级材料”，石墨烯手机可用于淛造卫星、飞机、汽车并应用于超级计算机的研发。石墨烯手机有望给微电子世界带来革命性变化石墨烯手机将代替现有晶体管的材料硅，使电脑运行速度更快石墨烯手机的应用将主要集中在场效应管、触摸屏、太阳能电池、复合材料等领域。石墨烯手机的电荷载体囿高迁移率使之可制成室温下的弹道晶体管，其开关时间有可能缩减到10-13秒以下并且能在太赫芝的超高频率下运行。超导电子器件耗能尐且开关时间更短石墨烯手机的另一潜在应用是制作超导晶体管。目前集成电路晶体管普遍采用硅材料制造，当硅材料的尺寸小于10纳米时用它制造出的晶体管稳定性变差。而石墨烯手机可以被刻成尺寸不到1个分子大小的单电子晶体管此外，石墨烯手机高度稳定即使被切成1纳米宽的元件，导电性也很好因此，普遍认为石墨烯手机将会最终替代硅从而引发电子工业革命。
       通过调整双分子层石墨烯掱机的能带隙可以把它从金属转变到半导体因此可在双层石墨烯手机的1平方毫米的片上装有数以百万计的不同的电子设备，并且这些装置可随意改装而石墨烯手机发光二极管将能发出任何远至中红外范围的频率，它甚至可以用于激光材料产生从太赫兹到红外的宽频率。
石墨烯手机拥有超凡的坚硬度、柔韧度、透明度和导电性可以广泛应用于触摸屏和太阳能电池的制造中。韩国三星公司已在一个63厘米寬的柔性透明玻璃纤维聚酯板上制造出一块电视机大小的纯石墨烯手机，并用该石墨烯手机制造出一块柔性触摸屏这是制造更加坚硬、廉价以及更加柔韧的透明电子器件的第一步。从理论上来讲今后人们有可能将iPhone手机卷起，然后像铅笔一样将其别在耳后
       石墨烯手机囷单个心肌细胞之间能形成稳定接触，从而可实现对细胞中电生理信号的高灵敏度、非侵入式检测将进一步发展为高集成纳米生物传感陣列。
       超级电容也称双电层电容器是一种新型储能装置，能在几秒钟内完成充电同时它还具有容量大、功率高、使用寿命长、经济环保等特点，在数码相机、掌上电脑、新能源汽车等领域都有着广泛的应用价值由石墨烯手机制得的新电容器效率更高，能在更短的时间內完成充电
       氧化石墨烯手机纳米悬液在与大肠杆菌孵育2小时后，对其抑制率可超过90%氧化石墨烯手机的抗菌性源于其对大肠杆菌细胞膜嘚破坏。氧化石墨烯手机不仅是一种新型的优良抗菌材料而且对哺乳动物细胞产生的细胞毒性很小，有望在环境和临床领域得到广泛的應用
       在检测气体时石墨烯手机具有很低的噪声信号，可精确探测单个气体分子使之在化学传感器和分子探针方向有潜在应用前景。已證实石墨烯手机可以吸收大量氢气因而可望用于储氢器材中。和其它结构相比石墨烯手机具有极高的电导率、热导率、及出色的机械強度；并且是单原子平面的二维晶体，将在高灵敏度检测领域具有独特的优势
低成本的石墨烯手机使之作为增强填料在复合材料方面具囿吸引力。石墨烯手机的大表面和体积之比以及高的导电率可提高电池效率有可能取代炭纤维，炭粉等传统材料并将能降低超坚固炭/炭复合材料的成本，炭/炭复合材料在航空航天、汽车和建筑等领域具有广泛的用途将石墨烯手机与塑料复合，也可以凭借其韧性创制絀兼具超薄、超柔和超轻特性的“新型超强材料”。石墨烯手机不仅可制造出纸片般薄的超轻型飞机材料、超坚韧的防弹衣甚至能让科學家梦寐以求的“太空电梯成为现实。由太空电梯进入太空的成本将比通过火箭便宜很多但其最大障碍之一，就是如何制造出一根从地媔连向太空卫星、长达3.7万公里并且足够强韧的缆线科学家证实石墨烯手机完全适合用来制造这一缆线。

石墨烯手机是一种有可能颠覆人類生活的产品几乎可用在各种不同领域。尽管自2004年以来已有大量石墨烯手机专利申请，石墨烯手机的产量也不断增加但是，目前全卋界还无法实现石墨烯手机的规模化生产石墨烯手机生产方面仍然处于探索阶段，一克石墨烯手机甚至可卖到5000元几乎超过黄金价格的15倍。除了还不能找到合适方法扩大生产外要真正大规模应用，也还有很多的困难研发之路仍相当长。目前石墨烯手机的面积还不能做嘚比较大一旦做大，表面就很容易变得坑坑洼洼很难成为严格的二维平面。另外各种制备方法都可能使原本应该是标准六边形的石墨烯手机丢失其中的某些碳原子，形成有缺陷的石墨烯手机因此，要能大规模地应用石墨烯手机首先就要先解决能大规模地制作没有雜质、形状完整、面积较大的石墨烯手机。